(57)【要約】  耐衝撃性ＭＥＭＳ構造が開示されている。一実施態様では、ＭＥＭＳデバイス用動き制御屈曲部が、第１及び第２の端部を含むロッドであって、長さ方向に先細になっていて、中央部が最も幅広であり、両端部が最も細いロッドと、ロッドの第１の端部に直接つながっている第１のヒンジと、ロッドの第２の端部に直接つながっている第２のヒンジと、を含む。別の実施態様では、ＭＥＭＳデバイス用導電性カンチレバが、第１及び第２の端部を含む湾曲した中央部分であって、屈曲点を有する中央部分と、中央部分の第１の端部につながっている第１の根部と、中央部分の第２の端部につながっている第２の根部と、を含む。更に別の実施態様では、ＭＥＭＳデバイス用衝撃ストッパについて説明する。
2019502567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス用動き制御屈曲部であって、
第１及び第２の端部を含むロッドであって、長さ方向に先細になっていて、中央部が最も幅広であり、両端部が最も細い前記ロッドと、
前記ロッドの前記第１の端部に直接つながっている第１のヒンジと、
前記ロッドの前記第２の端部に直接つながっている第２のヒンジと、
を含む動き制御屈曲部。
【請求項２】
前記ロッドは、長さが１〜４ｍｍであり、幅が１０〜７０μｍである、請求項１に記載の動き制御屈曲部。
【請求項３】
前記第１及び第２のヒンジのそれぞれは、長さが０．０５〜０．３ｍｍであり、幅が１〜１０μｍである、請求項２に記載の動き制御屈曲部。
【請求項４】
長さ方向には堅固であり、長さに垂直な方向には可撓である、請求項３に記載の動き制御屈曲部。
【請求項５】
前記ロッドは、中央部の幅が約５０μｍであり、前記第１及び第２の端部の幅が約３５μｍである、請求項２に記載の動き制御屈曲部。
【請求項６】
前記第１及び第２のヒンジは、それぞれが、ＭＥＭＳアクチュエータのそれぞれの枠につながっている、請求項１に記載の動き制御屈曲部。
【請求項７】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス用導電性カンチレバであって、
第１及び第２の端部を含む湾曲した中央部分であって、屈曲点を含む前記中央部分と、
前記中央部分の前記第１の端部につながっている第１の根部と、
前記中央部分の前記第２の端部につながっている第２の根部と、
を含む導電性カンチレバ。
【請求項８】
全長が４．５〜７ミリメートルであり、前記中央部分の幅が０．０１２〜０．０３０ミリメートルである、請求項７に記載の導電性カンチレバ。
【請求項９】
前記第１及び第２の根部のそれぞれは、前記カンチレバの長さに垂直な方向の、それぞれのフォーク状分岐によって前記中央部分とつながっており、前記フォーク状分岐は複数の平行ビームを含む、請求項７に記載の導電性カンチレバ。
【請求項１０】
前記フォーク状分岐は、２〜１２個のビームを含み、前記ビームの各ビームは前記ビームの残りのビームと平行である、請求項９に記載の導電性カンチレバ。
【請求項１１】
前記フォーク状分岐は、第１の先細端部が第２の先細端部につながっており、前記フォークの前記ビームは、前記カンチレバの長さにほぼ垂直な方向にある、請求項９に記載の導電性カンチレバ。
【請求項１２】
前記カンチレバの少なくとも一部分が、電気信号をルーティングする為の複数の導電層と、複数の絶縁層とを含む、請求項９に記載の導電性カンチレバ。
【請求項１３】
外枠と、前記外枠とつながっている内枠と、
櫛ドライブアクチュエータと、
導電性カンチレバであって、
屈曲点を含む湾曲した中央部分と、
前記櫛ドライブアクチュエータの端部とつながっている第１の根部と、
前記内枠とつながっている第２の根部と、
を含む前記導電性カンチレバと、
を含むＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１４】
前記第１及び第２の根部のそれぞれは、前記カンチレバの長さに垂直な方向の、それぞれのフォーク状分岐によって前記中央部分とつながっており、前記フォーク状分岐は複数の平行ビームを含む、請求項１２に記載のＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１５】
第２の櫛ドライブアクチュエータと、
第２の導電性カンチレバであって、
屈曲点を含む湾曲した中央部分と、
前記第２の櫛ドライブアクチュエータの端部とつながっている第１の根部と、
前記内枠とつながっている第２の根部と、
を含む前記第２の導電性カンチレバと、
を更に含む、請求項１２に記載のＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１６】
内枠であって、第１の衝撃ストッパを含む前記内枠と、
複数の屈曲部によって前記内枠とつながっている外枠であって、衝撃事象時に前記第１の衝撃ストッパと接触するように構成された第２の衝撃ストッパを含む前記外枠と、
を含み、
前記第１の衝撃ストッパ及び前記第２の衝撃ストッパは、それぞれが複数の開口を含む、
ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１７】
前記開口は円形であり、前記開口の直径は１０〜２０μｍである、請求項１５に記載のＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１８】
前記内枠は第３の衝撃ストッパを含み、
前記外枠は、衝撃事象時に前記第３の衝撃ストッパと接触するように構成された第４の衝撃ストッパを含み、
前記第３の衝撃ストッパ及び前記第４の衝撃ストッパは、それぞれが複数の開口を含む、
請求項１５に記載のＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１９】
前記開口は、六角形のパターンで互いに間隔を置いて配置されている、請求項１６に記載のＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項２０】
直径が１０〜２０マイクロメートルである複数の円形開口を含む、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス用衝撃ストッパであって、幅が０．２５０〜１．０００ミリメートルであり、長さが０．０２５０〜１．２００ミリメートルである前記衝撃ストッパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１２月３０日に出願された米国実用出願第１４／９８５，１７５号、件名「耐衝撃性ＭＥＭＳアクチュエータ構造（ＭＥＭＳ  Ａｃｔｕａｔｏｒ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ｔｏ  Ｓｈｏｃｋ）」の利益を主張するものである。その出願の内容は、参照により、全内容が記載されているかのように本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本開示は、全般的には、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）向けの耐衝撃性構造に関し、特に、ＭＥＭＳアクチュエータの耐衝撃性構造に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書に開示の技術の様々な実施形態に従って、耐衝撃性ＭＥＭＳデバイス構造を開示する。一実施形態では、ＭＥＭＳデバイス用動き制御屈曲部が、第１及び第２の端部を含むロッドであって、長さ方向に先細になっていて、中央部が最も幅広であり、両端部が最も細いロッドと、ロッドの第１の端部に直接つながっている第１のヒンジと、ロッドの第２の端部に直接つながっている第２のヒンジと、を含む。この実施形態の様々な実施態様では、ロッドは、長さが１〜４ｍｍであってよく、幅が１０〜７０μｍであってよく、第１及び第２のヒンジのそれぞれは、長さが０．０５〜０．３ｍｍであり、幅が１〜１０μｍである。特定の実施態様では、ロッドは、中央部の幅が約５０μｍであり、第１及び第２の端部の幅が約３５μｍである。
【０００５】
別の実施形態では、ＭＥＭＳデバイス用導電性カンチレバが、第１及び第２の端部を含む湾曲した中央部分であって、屈曲点を含む中央部分と、中央部分の第１の端部につながっている第１の根部と、中央部分の第２の端部につながっている第２の根部と、を含む。この実施形態の様々な実施態様では、導電性カンチレバは、全長が４．５〜７ミリメートルであってよく、中央部分の幅が０．０１２〜０．０３０ミリメートルであってよい。導電性カンチレバの一特定実施態様では、第１及び第２の根部のそれぞれは、カンチレバの長さに垂直な方向の、それぞれのフォーク状分岐によって中央部分とつながっている。この実施態様では、フォーク状分岐は複数の平行ビームを含む。一実施形態では、フォーク状分岐は、第１の先細端部が、カンチレバの長さに垂直な方向に、第２の先細端部とつながっている。
【０００６】
更に別の実施形態では、ＭＥＭＳデバイス用衝撃ストッパが、幅が０．２５０〜１．０００ミリメートルであり、長さが０．０２５０〜１．２００ミリメートルであり、直径が１０〜２０マイクロメートルである複数の円形開口を含む。この実施形態の一実施態様では、衝撃ストッパは、ＭＥＭＳアクチュエータで使用されてよい。この実施形態では、ＭＥＭＳアクチュエータは、内枠であって、衝撃ストッパを含む内枠と、複数の屈曲部によって内枠とつながっている外枠であって、衝撃事象時に衝撃ストッパと接触するように構成された対応する衝撃ストッパを含む外枠と、を含んでよい。
【０００７】
本明細書では、量を表す語句における「約」という語は、±１０％を意味する。例えば、「約１０」は９〜１１を包含することになる。更に、本明細書において量を表す語句とともに「約」が使用されている場合は、±１０％の値だけでなく、その量を表す語句の厳密な値も想定され、表現されているものと理解されたい。例えば、「約１０」という語は、厳密な１０を明示的に想定し、表現し、包含する。
【０００８】
以下の詳細説明を、様々な実施形態による特徴を例示している添付図面と併せて読むことにより、本開示の他の特徴及び態様が明らかになるであろう。本概要は本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【０００９】
本開示技術を、１つ以上の様々な実施形態に従って、以下の図面を参照しながら詳細に説明する。図面は、例示のみを目的として与えられており、本開示技術の典型的又は例示的な実施形態を示しているに過ぎない。これらの図面は、本開示技術に対する読み手の理解を促進する為に与えられており、本開示技術の広さ、範囲、又は適用可能性を限定するものと見なされるべきではない。なお、図解の分かりやすさ及び容易さの為に、これらの図面の縮尺は必ずしも正確ではない。
【００１０】
これらの図面は、包括的であることは意図されておらず、本発明を、開示された厳密な形態に限定するものでもない。当然のことながら、本発明は修正又は改変されて実施されてよく、本開示技術は、特許請求の範囲、及びその等価物によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本開示技術の例示的実施形態による櫛ドライブの平面図である。
【図１Ｂ】本開示技術の実施形態による、耐衝撃性動き制御屈曲部を使用できる、図１Ａの櫛ドライブを６個含む２方向櫛ドライブアクチュエータの平面図である。
【図１Ｃ】本開示技術の実施形態による、第１の櫛ドライブと第２の櫛ドライブがつながっている様子を示す拡大図である。
【図１Ｄ】衝撃事象時に慣性負荷を吸収する為に実施形態で使用されてよい、アクチュエータの先細動き制御屈曲部を示す図である。
【図２Ａ】本開示技術の例示的実施形態によるＭＥＭＳアクチュエータの平面図である。
【図２Ｂ】本開示技術の例示的実施形態による、図２Ａのアクチュエータのカンチレバの断面図である。
【図２Ｃ】本開示技術の実施形態で実施されてよいフォーク状分岐デザインを有するカンチレバを示す図である。
【図２Ｄ】本開示技術の実施形態で実施されてよいＳ字形デザインを有するカンチレバを示す図である。
【図２Ｅ】本開示技術の実施形態で実施されてよいＳ字形デザイン及びフォーク状分岐を有するカンチレバを示す図である。
【図２Ｆ】図２Ｅのカンチレバで使用されてよいフォーク状分岐の一代替実施形態を示す図である。
【図３Ａ】本開示技術による、外枠、内枠、及び衝撃ストッパを含む一例示的ＭＥＭＳアクチュエータを示す図である。
【図３Ｂ】図３ＡのＭＥＭＳアクチュエータのラッチ接続機構及び衝撃ストッパの拡大図である。
【図３Ｃ】本開示技術の実施形態で実施されてよい衝撃ストッパのペアを示す図である。
【図３Ｄ】本開示技術の実施形態で実施されてよい衝撃ストッパを示す図である。
【図４】本開示技術の様々な実施形態に従って利用される一例示的イメージセンサパッケージの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示技術の様々な実施形態に従って、耐衝撃性ＭＥＭＳデバイス構造を開示する。具体的には、図１〜４は、本明細書に開示の技術の特定の実施形態による耐衝撃性ＭＥＭＳ構造を実施することが可能な、光電子デバイスを動かすＭＥＭＳアクチュエータを示す。実施態様では、本明細書に記載の耐衝撃性構造は、ＭＥＭＳアクチュエータにかかる負荷を軽減することが可能であり、ＭＥＭＳアクチュエータに衝撃を与えうる事象（例えば、ＭＥＭＳアクチュエータの落下）の過程で変形しにくいことが可能である。なお、主に図１〜４のＭＥＭＳアクチュエータ例に関して耐衝撃性ＭＥＭＳアクチュエータ構造を説明するが、当業者であれば理解されるように、この耐衝撃性構造は、衝撃事象にさらされる可能性のある可動部品を含む他のＭＥＭＳ装置において実施されてもよい。
【００１３】
図１Ａ〜１Ｂは、本開示の例示的実施形態による、櫛ドライブ１０、並びに６個の櫛ドライブ１０ａ〜ｆを含む２方向櫛ドライブアクチュエータ２０の平面図を示す。図１Ａに示すように、各櫛ドライブ１０は、櫛フィンガアレイ１５及び１６を含む。各櫛フィンガアレイ１５及び１６は、それぞれのスパイン（１４、１２）と複数の櫛フィンガ（１３、１１）とを含む。
【００１４】
２方向櫛ドライブアクチュエータ２０は、第１及び第２の枠部片２２ａ〜２２ｂと、第１及び第２の動き制御屈曲部２４ａ〜２４ｂとを含む。図１Ｂでは詳細には示していないが、当然のことながら、図１Ａに示すように、櫛ドライブ１０ａ〜ｆのそれぞれにおいては、櫛フィンガアレイ１５ａ〜ｆ及び１６ａ〜ｆの櫛フィンガ１１及び１３は、ほぼ左から右、或いは右から左に延びている。更に、当然のことながら、スパイン１２及び１４は、第１の枠部片２２ａから第２の枠部片２２ｂへほぼ垂直に、即ち、動き制御屈曲部２４ａ〜２４ｂにほぼ平行に延びている。このことは図１Ｃに示されており、ここでは第１の櫛ドライブ１０ｂと第２の櫛ドライブ１０ｃとがつながっている。
【００１５】
この実施形態に示すように、スパイン１４は第２の枠部片２２ｂにつながっており、一方、スパイン１２は第１の枠部片２２ａにつながっている。動作中は、各櫛ドライブ１０ａ〜１０ｆの櫛フィンガアレイ１５及び１６が静電力によって互いを引き寄せたり斥けたりすると、第１の枠部片２２ａも、第２の枠が固定されていれば、ある方向に（例えば、図１Ｂの正のＸ方向に）動くような動きが発生する。当業者であれば本開示を精査することによって理解されるように、本開示の趣旨から逸脱しない限り、電圧を印加する以外の方法で、櫛フィンガアレイ１５及び１６の各ペアの間に静電力及び他の原動力を発生させることが可能である。例えば、櫛フィンガアレイ１５及び１６に電荷を印加してよい。
【００１６】
様々な実施形態では、スパイン１２及び１４、並びに第１及び第２の枠部片２２ａ及び２２ｂは、印加される範囲の静電力又は他の原動力の下で、堅く、あまり撓まないだけの幅及び深さであるように寸法決定されてよい。例えば、特定実施形態では、スパイン１２及び１４は、幅が約２０〜１００マイクロメートル、深さが約５０〜２５０マイクロメートルであってよく、第１及び第２の枠部辺２２ａ及び２２ｂは、幅が約５０マイクロメートルより大きくてよく、深さが約５０〜２５０マイクロメートルより大きくてよい。
【００１７】
一実施形態では、櫛ドライブアクチュエータ２０の動作の過程において、櫛フィンガアレイ１５ａ及び１６ａを（例えば、上述のように）帯電させると、第１及び第２の枠部片２２ａ〜２２ｂに対して原動力が印加され、これによって、第１及び第２の枠部片２２ａ〜２２ｂのどちらが機械的に固定されているかに応じて、第１又は第２の枠部片２２ａ〜２２ｂのいずれかが、第２又は第１の枠部片２２ａ〜２２ｂに対して最初の位置からほぼ水平方向に動く。櫛フィンガアレイ１５ａ及び１６ａが帯電しなくなると、第１又は第２の枠部片２２ａ〜２２ｂは、第１及び第２の動き制御屈曲部２４ａ及び２４ｂのばね復元力により、最初の状態に戻る。この実施に加えて、櫛ドライブ１０ｃの櫛フィンガアレイ１５ｃ及び１６ｃを帯電させると、櫛ドライブ１０ａによる動きに加えて、ほぼ反対方向の（例えば、図１ＢのＸ方向の反対向きの）動きが実現される。同様に、これら２つの方向（即ち、図面中の正負のＸ方向）の２方向の動きが、櫛ドライブ１０ｂ、１０ｄ、及び１０ｅ〜ｆの櫛フィンガアレイを帯電させることにより実現可能である。
【００１８】
様々な実施形態では、櫛フィンガアレイ１５ａ〜ｆ及び１６ａ〜ｆのスパイン１２及び１４は、様々な目的を達成する為に様々な構成で第１及び／又は第２の枠部片２２ａ〜ｂにつなげられてよい。例えば、一実施形態では、櫛ドライブ１０ａ〜１０ｆのそれぞれにおいて、スパイン１２は第１の枠部片２２ａにつながっており、一方、スパイン１４は第２の枠部片２２ｂにつながっている。そのような構成であれば、結果として櫛ドライブ１０ａ〜ｆが平行に従属接続され、第１及び第２の枠部片２２ａ〜ｂに最終的にかかる静電力を高めることが可能である。別の例示的実施形態では、上述のように２方向の動きを実現する為に、櫛ドライブ１０ａ〜１０ｆが背中合わせに配列される。この背中合わせの配列については櫛ドライブ１０ａ〜ｆ（即ち、６個の櫛ドライブ１０）に関して上述したが、別の個数の櫛ドライブを使用しても２方向の動きを実現することが可能である。
【００１９】
一実施形態では、各櫛ドライブ１０ａ〜１０ｆの櫛フィンガアレイ、例えば、１６ａ、１６ｃ、１６ｅ、又は１５ｂ、１５ｄ、１５ｆを、他の３つの櫛フィンガアレイに対する基準として動作する共通電位（例えば、グラウンド、又は他の幾らかの正又は負の電圧）に接続してよい。この基準に対して、共通電位に接続されていない櫛フィンガアレイを、必要な動き方向に応じて帯電させてよい。
【００２０】
例えば、櫛ドライブ１０ａ−１０ｆの櫛フィンガアレイ１５ａ、１６ｂ、１５ｃ、１６ｄ、１５ｅ、及び１５ｆが共通グラウンドに接続されている実施形態を考える。この実施形態では、櫛ドライブアクチュエータ２０の動きは、櫛フィンガアレイ１６ａに（例えば、グラウンド又は他の共通基準に対して）正又は負である電圧を印加して、櫛フィンガアレイ１６ａが櫛フィンガアレイ１５ａに引き寄せられるようにすることによって実現可能である。第２の枠部片２２ｂが固定されているとすると、この例では、この引き寄せによって、第１の枠部片２２ａは図１Ｂの左に動くことになる。この例に加えて、櫛フィンガアレイ１５ｂを帯電させると、正又は負の電圧１５ｂが櫛フィンガアレイ１５ｂに印加されることとなり、これによって、櫛フィンガアレイ１５ｂが櫛フィンガアレイ１６ｂに引き寄せられるようにすることが可能である。ここでも第２の枠部片２２ｂが固定されているとすると、この例では、この引き寄せによって、第１の枠部片２２ａは図１Ｂの右に動くことになる。
【００２１】
更なる実施形態では、櫛ドライブ１０ａによって発生する原動力は、別の櫛ドライブ１０ｂ〜１０ｆによって発生する原動力と異なってよい。例えば、櫛フィンガアレイ１５ｂ、１５ｄ、及び１５ｆのうちの幾つか又は全てに異なる大きさの電圧が印加されてよく、或いは、どの櫛フィンガアレイが共通電位に接続されていなくてもよい。実施形態によっては、櫛フィンガアレイ１５ｂ、１５ｄ、及び１５ｆが異なる電圧レベル又は静電状態又は電荷状態を保持するように、これらの櫛フィンガアレイは互いに電気的に分離（又は絶縁）されてよい。
【００２２】
第１又は第２の枠部片２２ａ〜２２ｂ、並びに各櫛ドライブ１０ａ〜１０ｆの櫛フィンガアレイ１５ａ〜ｆ又は１６ａ〜ｆの動きは、ある程度は、第１及び第２の動き制御屈曲部２４ａ〜２４ｂによって誘導及び／又は制御されることが可能である。この特定実施形態では、例えば、第１及び第２の動き制御屈曲部２４ａ〜２４ｂは、水平方向（即ち、櫛フィンガ１１及び１３の方向）には実質的に可撓又は軟質であり、垂直方向（即ち、スパイン１２及び１４の方向）には実質的に堅固又は剛直である。従って、第１及び第２の動き制御屈曲部２４ａ〜２４ｂは、櫛ドライブ１０に対し、水平方向（即ち、図１ＢのＸ方向）には２方向の動きの実現を可能にする一方、垂直方向（即ち、図１ＢのＹ方向）には動きをほぼ制限する。
【００２３】
第１及び第２の動き制御屈曲部２４ａ〜２４ｂの配列は、実施形態によっては、二重平行屈曲部動き制御と呼ばれることがある。そのような二重平行屈曲部動き制御は、ほぼ直線的な動きを発生させることが可能であるが、弓状の動きとして知られるわずかな振れが生ずる場合がある。それにもかかわらず、櫛フィンガ１１の一方の側の間隙は、櫛フィンガ１１の他方の側の間隙と等しくなくてよく、このことは、二重平行屈曲部動き制御の弓状の動きのような作用を補正する為の設計において有利に用いられることが可能である。実施形態では、第１及び第２の枠部片２２ａ〜２２ｂの互いに対する動きを制御する為に、追加の構造が用いられてよい。
【００２４】
図示された実施形態では、第１及び第２の屈曲部２４ａ〜２４ｂは、それらのそれぞれの端部に細い部分２４ａ−２及び２４ｂ−２を含む。これらの細い部分は、例えば、第１の枠部片２２ａが第２の枠部片２２ｂに対して、或いは第２の枠部片２２ｂが第１の枠部片２２ａに対して平行移動（即ち、図１ＢのＸ方向に移動）した場合に曲がることを可能にしうる。実施形態では、細い部分２４ａ−２及び２４ｂ−２は、Ｘ方向の動きを可能にする可撓性を追加するＹ分岐として成形されてよい。実施形態では、第１及び第２の屈曲部２４ａ及び２４ｂの太い部分２４ａ−１及び２４ｂ−１は、幅（即ち、図１Ｂのｘ方向の幅）が約１０〜５０マイクロメートル（μｍ）に寸法決定されてよく、細い部分２４ａ−２及び２４ｂ−２は、幅が約１〜１０μｍに寸法決定されてよい。様々な実施形態では、櫛フィンガアレイ１５又は１６の動きを制御又は制限する為に、必要に応じて、任意の数及びタイプの動き制御が用いられてよい。制御された動きは、櫛ドライブアクチュエータ２０が動きを実現すること、即ち、例えば、スマートフォンのカメラのイメージセンサのようなデバイスを位置決めすることの全体精度を高めることが可能である。更に、制御された動きは、櫛フィンガ１１と１３とが嵌まり合う状況の回避を支援する。例えば、制御された動きは、大まかには、櫛フィンガ１５及び１６の所望の動き方向の剛性を低レベルにし、櫛フィンガ１５及び１６の、櫛ドライブアクチュエータ２０の面内の動きに垂直な方向の剛性を高レベルにすることによって実現可能である。例えば、これは、二重平行屈曲型動き制御を用いて行われてよい。
【００２５】
様々な実施形態では、動き制御屈曲部２４ａ及び２４ｂは、ＭＥＭＳアクチュエータデバイスの衝撃性能を高めるように設計されてよい。そのような実施形態では、動き制御屈曲部２４ａ及び２４ｂは、衝撃事象（例えば、ＭＥＭＳアクチュエータを含むデバイスの落下）の間の力又は負荷を吸収するように設計されてよい。例えば、特定実施形態では、動き制御屈曲部２４ａ及び２４ｂは、ＭＥＭＳアクチュエータ（図示せず）の動き段階、及び３つの櫛アレイペア（１０ａ、１０ｃ、１０ｅ）及び（１０ｂ、１０ｄ、１０ｆ）のうちの少なくとも１つの動き段階に起因する慣性負荷を吸収するように設計されてよい。これらの実施形態の特定の実施態様では、この慣性負荷は２００〜８００ｍＮであってよい。
【００２６】
図１Ｄは、衝撃事象の間の慣性負荷を吸収する為に実施形態で使用されてよい先細動き制御屈曲部２４の一特定設計を示す。実施形態では、動き制御屈曲部２４は、座屈状態に入るまでに（即ち、変形するまでに）１００〜４００ｍＮの負荷力を吸収することが可能である。
【００２７】
図に示すように、動き制御屈曲部２４は、２つの細い軟質ヒンジ２４−２と、これら２つのヒンジをつないでいる幅広の堅いロッド２４−１と、を含む。実施形態では、ロッド２４−１は、ｘ方向の長さが１〜４ミリメートル（ｍｍ）であってよく、ｙ方向の幅が１０〜５０μｍであってよい。実施形態では、ヒンジ２４−２は、ｘ方向の長さが０．０５〜０．３ｍｍであってよく、ｙ方向の幅が１〜１０μｍであってよい。これらの実施形態では、ヒンジ２４−２の寸法は、必要な剛性が得られるように、又は座屈しないように最適化されてよい。この特定実施形態に示すように、ロッド２４−１は、長さ方向に先細になっていて、中央部が最も幅広であり、両端部が最も細い。この先細設計は、実施形態によっては、動き制御屈曲部２４が座屈状態になるまでに大きな負荷力を吸収することを可能にする。本実施形態の特定の実施態様では、先細ロッド２４−１は、中央部の幅が３５〜５０μｍであってよく、両端部の幅が２０〜４０μｍであってよい。一特定実施形態では、堅いロッド２４−１は、中央部の幅が約５０μｍであり、端部の幅が約３５μｍであり、座屈するまでに約２８０ｍＮの慣性負荷を吸収することが可能である。代替実施形態では、堅いロッド２４−１は、長さ全体にわたって均一な幅であってよい。
【００２８】
図２Ａは、本開示の例示的実施形態による一例示的ＭＥＭＳ多次元アクチュエータ４０の平面図を示す。この実施形態に示すように、アクチュエータ４０は、（４つの区画に分割された）外枠４８が１つ以上のばね要素又は屈曲部８０で内枠４６につながっており、４つの２方向櫛ドライブアクチュエータ２０ａ〜ｄと、１つ以上のカンチレバ４４ａ〜ｄとを含み、カンチレバ４４ａ〜ｄは、第１の端部が櫛ドライブアクチュエータ２０ａ〜ｄの一端につながっており、第２の端部が内枠４６につながっている。図２Ａは４つの櫛ドライブアクチュエータ２０を含む例示的アクチュエータ４０を示しているが、別の実施形態では、アクチュエータ４０は、別の数の櫛ドライブアクチュエータ２０を含んでよい。
【００２９】
実施形態では、アクチュエータ４０は、１つ以上の櫛ドライブアクチュエータ２０の第１及び／又は第２の枠部片２２ａ〜２２ｂに堅固に接続されるか取り付けられたアンカ４２を含み、従って、アンカ４２は枠部片２２ａ〜２２ｂに対して機械的に固定されている。従って、例えば、第１の枠部片２２ａがアンカ３２につながっている場合には、第１の枠部片２２ａに対する第２の枠部片２２ｂの動きは、アンカ４２に対する動きと見なされてもよい。
【００３０】
アクチュエータ４０の動作中は、櫛ドライブアクチュエータ２０ａ〜ｄが内枠４６とアンカ４２との間に制御された力をかけることが可能である。１つ以上の櫛ドライブアクチュエータ２０ａ〜ｄがアンカ４２に堅固に接続されるか取り付けられてよく、アンカ４２は、外枠４８に対して機械的に固定されてよい（例えば、堅固に接続されるか取り付けられてよい）。一実施形態では、外枠４８及びアンカ４２にプラットフォームが堅固に接続されているか取り付けられている。このように、プラットフォームは、外枠４８をアンカ４２に対して（且つ／又はアンカ４２を外枠４８に対して）機械的に固定することが可能である。そして、内枠４６は、外枠４８及びアンカ４２の両方に対して動くことが可能であり、プラットフォームに対しても動くことが可能である。一実施形態では、プラットフォームはシリコンプラットフォームである。プラットフォームは、様々な実施形態では、電荷結合素子（ＣＣＤ）や相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサなどの光電子デバイス、即ち、イメージセンサである。
【００３１】
実施形態では、アクチュエータ４０のサイズはプラットフォームのサイズとほぼ同じであってよく、プラットフォームは外枠４８及びアンカ４２に取り付けられてよく、従って、プラットフォームは、アンカ４２を外枠４８に対して機械的に固定することが可能である。アクチュエータ４０の別の実施形態では、プラットフォームはアクチュエータ４０より小さく、プラットフォームは内枠４６に取り付けられる。この特定実施形態では、外枠４８は、アンカ４２に対して固定されており（或いは堅固に接続されているか取り付けられており）、内枠４６は、様々な櫛ドライブアクチュエータ２０ａ〜ｄによって動かされる。
【００３２】
一実施形態では、２つの櫛ドライブアクチュエータ２０ａ及び２０ｄがアクチュエータ４０の面内の第１の方向又は軸に沿って（例えば、東西又は左右に）アクチュエートされ、２つの櫛ドライブアクチュエータ２０ｂ及び２０ｃがアクチュエータ４０の面内の第２の方向又は軸に沿って（例えば、南北又は上下に）アクチュエートされる。第１及び第２の方向は、アクチュエータ４０の面内で互いにほぼ垂直であってよい。
【００３３】
櫛ドライブアクチュエータ２０ａ〜ｄの他の様々な構成も可能である。そのような構成は、（例えば、三角形、五角形、六角形などのフォーメーションで）より多いか少ない自由度のアクチュエーションを可能にする為に、例えば、櫛ドライブアクチュエータ２０ａ〜ｄのそれぞれにおいて、より多いか少ない櫛ドライブ１０を含んでよく、櫛ドライブアクチュエータ２０ａ〜ｄの様々な位置づけ及び／又は配列を含んでよい。
【００３４】
実施形態では、カンチレバ４４ａ〜ｄは、それぞれの櫛ドライブアクチュエータ２０ａ〜ｄのそれぞれの動き方向には比較的堅く、面内の垂直方向には比較的軟らかい。これにより、櫛ドライブアクチュエータ２０ａ〜ｄが、アンカ４２に対して、従って、外枠４８に対して、内枠４６の制御された動きを実現することが可能になり得る。図２Ａに示された実施形態では、外枠４８は、アクチュエータ４０の外周の周囲で連続しておらず、複数の断片（例えば、２つ、３つ、又は４つ以上の断片）に分割されている。或いは、別の実施形態では、外枠４８は、アクチュエータ４０の外周の周囲で連続していてよい。同様に、内枠４６も連続していてよく、或いは複数の区画に分割されていてよい。
【００３５】
様々な実施形態では、カンチレバ４４ａ〜ｄ上又はカンチレバ４４ａ〜ｄ内でのルーティングにより、櫛ドライブアクチュエータ２０ａ〜ｄに電気信号が配信されてよい。場合によっては、２つ以上の異なる電圧が、櫛ドライブアクチュエータ２０ａとともに使用されてよい。そのような場合には、２つの電気信号が、カンチレバ４４ａの第１の導電層４５及び第２の導電層４７を介して櫛ドライブアクチュエータ２０ａにルーティングされてよい。これら２つの電気信号は、櫛ドライブアクチュエータ２０ａに配信された後、例えば、第１の枠部片２２ａを介して、それぞれ、櫛フィンガアレイ１６ａ及び１５ｂにルーティングされてよい。
【００３６】
アクチュエータ４０の別の例示的実施態様では、櫛ドライブアクチュエータ２０ｂにおいて原動力を発生させることに使用される２つの電気信号が、櫛ドライブアクチュエータ２０ｃにおいて同様の原動力を発生させることにも使用されてよい。そのような実施態様では、これら２つの電気信号は、カンチレバ４４ｃを介して櫛ドライブアクチュエータ２０ｃにルーティングされるのではなく、櫛ドライブアクチュエータ２０ｂから櫛ドライブアクチュエータ２０ｃにルーティングされてよい。例えば、これは、２つの電気信号を電気的接点パッド８４からカンチレバ４４ｂを介して櫛ドライブアクチュエータ２０ｂの第１の枠部片２２ａにルーティングすることを必然的に伴う場合がある。更に、２つの電気信号は、第１の枠部片２２ａから（それぞれ）屈曲部２４ａ〜ｂと第２の枠部片２２ｂとを介してアンカ４２にルーティングされてよい。そして、２つの電気信号は、アンカ４２を介して櫛ドライブアクチュエータ２０ｃにルーティングされてよい。当然のことながら、櫛ドライブアクチュエータ２０ａ〜ｄに電気信号を配信する為に、様々なルーティング選択肢が利用されてよい。例えば、アンカ４２において、且つ／又は、第１又は第２の枠部片２２ａ／ｂにおいて、且つ／又は、第１及び第２の屈曲部２４ａ／ｂにおいて、複数のルーティング層が利用されてよい。
【００３７】
図２Ｂは、本開示の例示的実施形態によるカンチレバ４４の一部分の断面図を示す。図２Ｂに示すように、カンチレバ４４は、第１及び第２の導電層４５及び４７と、第１及び第２の絶縁層４３及び４９とを含む。第１及び第２の導電層４５及び４７は、例示的実施態様によっては、電気信号のルーティング層として動作可能であり、ポリシリコン及び／又は金属を含んでよい。絶縁層４３及び４９は、第１及び第２の導電層４５及び４７の為の構造を提供してよい。カンチレバ４４の代替実施形態では、層４３及び４９が導電層であり、層４５及び４７が絶縁層であるように、導電層と絶縁層の順序が入れ替わってよい。
【００３８】
カンチレバ４４の一例示的実施態様では、絶縁層４３及び４９は二酸化シリコンを含み、第２の導電層４７は金属を含み、第１の導電層４５はポリシリコンを含む。この例の一変形体では、第２の導電層４７をコーティング（例えば、酸化物など）で被覆してよく、これは、例えば、別の導体と接触したときにショートしないように絶縁する為である。第２の絶縁層４９は、酸化物などを含む薄い層であってよい。更に、第１の導電層４５は、場合によっては、（カンチレバ４４の他の層に比べて）比較的厚くてよく、例えば、シリコン、ポリシリコン、金属などを含んでよい。そのような場合、第１の導電層４５は、他の層よりも、（例えば、カンチレバ４４の可撓性の特質、程度、又は方向性を含む）カンチレバ４４の全体特性に大きく寄与するであろう。
【００３９】
カンチレバ４４（及びカンチレバ４４ａ〜ｄ）の更なる実施形態は、更なる導電層を含んでよく、これにより、カンチレバ４４を介して更なる電気信号をルーティングすることが可能である。実施形態によっては、カンチレバ４４ａ〜ｄは、屈曲部２４ａ〜２４ｂと同様に製造されてよいが、サイズ決定の方法は両者間で異なってよい。更に、当業者であれば理解されるように、カンチレバ４４の様々な層を形成する為に、更なる材料が使用されてよい。
【００４０】
様々な実施形態では、外側カンチレバ４４は、衝撃事象（例えば、ＭＥＭＳアクチュエータ４０を含むデバイスが落下する事象）に対して耐性があるように設計されてよい。そのような実施形態では、各カンチレバ４４は、ｉ）衝撃時の変位応力が小さくなるように、ｉｉ）衝撃時の半径方向剛性が小さくなるように、且つ、ｉｉｉ）座屈することなく高負荷に耐えるように設計されてよい。実施形態によっては、外側カンチレバ４４は、衝撃事象時にピーク応力が、長さ方向には約１９００Ｍｐａ未満、幅方向には約２１００ＭＰａ未満になるように設計されてよい。図２Ｃ〜２Ｆは、本開示の実施形態において実施可能な耐衝撃性外側カンチレバの４つの設計例を示す。
【００４１】
図２Ｃは、フォーク状分岐デザインを有する外側カンチレバ４４ｅを示す。図に示すように、カンチレバ４４ｅは、中央部にフォーク状分岐４４ｅ−１を含む。中央部のフォーク状分岐４４ｅ−１は、アパーチャ４４ｅ−２を含み、外側カンチレバ４４ｅの側部４４ｅ−３より（Ｙ方向に）幅広である。様々な実施形態では、アパーチャ４４ｅ−２の（Ｙ方向の）幅は０．０２〜０．０４ミリメートルであり、フォーク状分岐４４ｅ−１の最大幅は０．０６〜０．１２ミリメートルであり、側部４４ｅ−３の幅は０．０１２〜０．０５０ミリメートルである。更なる実施形態では、カンチレバ４４ｅの（Ｘ方向の）全長は４．５〜７ミリメートルである。代替実施形態では、カンチレバ４４ｅは、中央部に更なるフォーク（従って、アパーチャ）を含んでよい（例えば、３個、４個など）。
【００４２】
図２Ｄは、Ｓ字形のデザインを有する外側カンチレバ４４ｆを示す。なお、カンチレバ４４ｆは、図２Ｄでは長さ方向にほとんど直線状に見えるが、長さ方向に湾曲していて屈曲点があり（従って「Ｓ字形」であり）、これはカンチレバ４４ｆに可撓性を加えて衝撃事象時の弾性を高めている。この実施形態では、カンチレバ４４ｆの２つの根部又は接続端部４４ｆ−１が、細い部分４４ｆ−２を介して中央部分４４ｆ−３とつながっている。カンチレバ４４ｆは、根部４４ｆ−１において（Ｙ方向に）最も幅広であり、根部４４ｆ−１と中央部分４４ｆ−３との間の接合部４４ｆ−２において最も細い。様々な実施形態では、カンチレバ４４ｆの全長（ｘ１）は４．５〜７ミリメートルであり、中央部分４４ｆ−３の幅（ｙ１）は０．０１２〜０．０３０ミリメートルである。
【００４３】
図２Ｅは外側カンチレバ４４ｇを示しており、これは、カンチレバ４４ｆのＳ字形デザインと、カンチレバ４４ｇの応力を緩和する為の追加形状である、各端部における「歯ブラシ」状又はフォーク状の分岐４４ｇ−１とを有する。図に示すように、外側カンチレバ４４ｇは、中央部分４４ｇ−３の端部が、根部４４ｇ−２とつながる端部部分４４ｇ−４と結合されている。様々な実施形態では、カンチレバ４４ｇの全長（ｘ１）は４．５〜７ミリメートルであり、中央部分４４ｇ−３の幅（ｙ２）は０．０１２〜０．０３０ミリメートルである。
【００４４】
フォーク状分岐４４ｇ−１によって、中央部分４４ｇ−３の各端部と、それぞれの端部部分４４ｇ−４とが、カンチレバ４４ｇの長さに垂直な方向（即ち、Ｙ方向）で結合されている。各分岐４４ｇ−１は複数のビーム４４ｇ−５を含み、これらによって、分岐４４ｇ−１が歯ブラシのように見える。この実施形態では各分岐４４ｇ−１が９個のビーム４４ｇ−５を有しているように図示されているが、代替実施形態では、衝撃事象時のカンチレバ４４ｇの性能を（例えば、ピーク応力を緩和することによって）高める為に、ビーム４４ｇ−５の数は、これより少なくても多くてもよい（例えば、２個から１２個であってよい）。この特定実施形態において示すように、一方の分岐では、端部部分４４ｇ−４は、その対応する中央部分４４ｇ−３の下方（Ｙ方向）にあり、他方の分岐では、端部部分４４ｇ−４は、その対応する中央部分４４ｇ−３の上方（Ｙ方向）にある。同じくこの特定実施形態において示すように、中央部分４４ｇ−３の下方で端部部分４４ｇ−４とつながっている根部４４ｇ−２は上向きであり、他方の根部４４ｇ−２は下向きである。特定実施形態では、中央部分４４ｇ−３の端部、端部部分４４ｇ−４、及びビーム４４ｇ−５を含む、フォーク状分岐４４ｇ−１の全幅（ｙ１）は、０．０４０〜０．１５０ミリメートルである。
【００４５】
図２Ｆは、フォーク状分岐の別の実施形態４４ｇ−１’を示しており、これは、応力を緩和する為に、カンチレバ４４ｇのフォーク状分岐４４ｇ−１の代わりに用いられてよい。この特定実施態様において示すように、カンチレバ４４ｇの中央部分の端部４４ｇ−３’は、幅（Ｙ方向）が根部４４ｇ−２’に向かうにつれて減少するように、長さ方向（Ｘ方向）に先細である。端部４４ｇ−３’は、対応する先細端部部分４４ｇ−４’につながっており、先細端部部分４４ｇ−４’は、幅が根部４４ｇ−２’から遠ざかるにつれて減少するように、長さ方向に先細である。端部４４ｇ−３’及び４４ｇ−４’の幅（Ｙ方向）はそれらの分岐箇所に沿ってかなり小さくなっている為、この先細デザインにより、ビーム４４ｇ−５’を、カンチレバ４４ｇにほぼ垂直な方向（Ｙ方向）に、より長くすることが可能である。この実施形態では、根部４４ｇ−２’の形状は、カンチレバ４４ｇに平行な方向（Ｘ方向）に延びるＹ分岐になっている。
【００４６】
図２Ａに戻ると、アクチュエータ４０は、内枠４６を外枠４８につないでいる１つ以上の屈曲部又はばね要素８０を含む。屈曲部８０は、導電性であってよく、あらゆる動き自由度において軟質であってよい。様々な実施形態では、屈曲部８０は、外枠４８上の電気的接点パッド８２と内枠４６上の電気的接点パッド８４との間で電気信号のルーティングを行う。これらの電気信号は、その後、１つ以上のカンチレバ４４ａ〜４４ｄを介して１つ以上の櫛ドライブアクチュエータ２０にルーティングされてよい。例示的実施態様では、屈曲部８０は、内枠４６から、１つの方向、２つの方向、３つの方向、又は４つ全ての方向に出ている。
【００４７】
一実施形態では、アクチュエータ４０は、例えば、シリコンのフォトリソグラフィやエッチングなどのＭＥＭＳプロセスを使用して作られる。アクチュエータ４０は、場合によっては、面内を±１５０マイクロメートル動き、屈曲部８０は、互いに接触することなく（例えば、別々の電気信号を様々なばね要素８０上にルーティングすることが可能であるように）この範囲の動きを許容するように設計されてよい。例えば、屈曲部８０は、厚さが約１〜５マイクロメートルの範囲であり、幅が約２〜４０マイクロメートルの範囲であり、約１５０〜１０００マイクロメートル×約１５０〜１０００マイクロメートルの範囲の面内にある、Ｓ字形屈曲部であってよい。
【００４８】
屈曲部８０が低抵抗であって高導電率であるように、屈曲部８０は、例えば、高ドープポリシリコン、シリコン、金属（例えば、アルミニウム）、これらの組み合わせ、又は他の導電材料、合金などを含んでよい。例えば、屈曲部８０は、ポリシリコンで作られて、アルミニウム、ニッケル、及び金からなる約２０００オングストローム厚の金属スタックがコーティングされてよい。一実施形態では、外枠４８と内枠４６との間の動きを制御する為に、一部の屈曲部８０の設計が他の屈曲部８０の設計と異なる。例えば、４〜８個（又は他の幾らかの個数）の屈曲部８０のデバイス厚さが、約５０〜２５０マイクロメートルであってよい。そのような厚さは、内枠４６に対する外枠４８の面外の動きを多少制限することが可能である。
【００４９】
様々な実施形態では、屈曲部８０は低剛性屈曲部であって、破損することなく座屈状態で動作することにより、屈曲部の剛性が、通常状態で動作する場合の何倍も軟らかいことが可能である。これらの実施形態では、屈曲部８０の座屈区画（即ち、可撓部分）は、曲がる方向に沿う可撓部分の断面（即ち、厚さと幅）が小さく、その長さが比較的長いように設計されてよい。参照によってその全内容が本明細書に組み込まれている、２０１５年４月２日に出願された米国特許出願第１４／６７７，７３０号、件名「低剛性屈曲部（Ｌｏｗ  Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ  Ｆｌｅｘｕｒｅ）」には、屈曲部８０の特定の実施形態について詳細に記載されている。
【００５０】
図２Ａに関して上述したように、ＭＥＭＳアクチュエータは、外枠４８が複数の座屈屈曲部８０によって内枠４６につながっているように設計されてよい。動作中に突然の衝撃事象があると、内枠４６が外枠４８と衝突する可能性がある。従って、実施形態では、衝撃事象時にＭＥＭＳアクチュエータ構造を保護する為に、外枠及び内枠に衝撃ストッパが含まれてよい。
【００５１】
図３Ａ〜３Ｂは、そのような、衝撃ストッパを含むＭＥＭＳアクチュエータの一実施形態１００を示す。この特定実施形態に示すように、ＭＥＭＳアクチュエータ１００は、内枠１１０が複数の座屈屈曲部（図示せず）によって外枠１２０につながっている。外枠１２０は、ラッチ接続された４つの電気棒１２１〜１２４を含む。図に示すように、ラッチ接続された棒１２１〜１２４の間の接続のそれぞれにおいて、ラッチ機構１２５のラッチ突起部１２５Ａがラッチ機構１２６のそれぞれの溝と係合しており、これによって、電気棒１２１〜１２４が互いに固定されている。参照によってその全内容が本明細書に組み込まれている、２０１５年８月５日に出願された米国特許出願第１４／８１９，４１３号、件名「低剛性屈曲ＭＥＭＳアクチュエータの電気棒ラッチ接続（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｂａｒ  Ｌａｔｃｈｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ  Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ  Ｆｌｅｘｕｒｅ  ＭＥＭＳ  Ａｃｔｕａｔｏｒ）」には、ＭＥＭＳアクチュエータの組立時にＭＥＭＳアクチュエータの外枠構造をラッチ接続する特定の方法について詳細に記載されている。
【００５２】
又、図３Ａ〜３Ｂには、外枠１２０及び内枠１１０にそれぞれ対応する衝撃ストッパ１２７及び１１１のペアが示されている。この特定の実施形態のアクチュエータ１００には、衝撃事象時の外枠１２０と内枠１１０との間の衝突の衝撃を吸収する為に、衝撃ストッパ１２７及び１１１が４ペア（各コーナーに１ペア）存在する。しかしながら、当業者であれば理解されるように、デバイスの２つの部分の間で衝突が起こるＭＥＭＳアクチュエータ又は他のＭＥＭＳデバイスの代替実施態様では、任意の数の衝撃ストッパペアが実施されてよい。
【００５３】
様々な実施形態では、衝撃ストッパ１２７及び１１１は、衝撃事象による衝突時（例えば、水平方向又は垂直方向のストッパ１２７がストッパ１１１と衝突したとき）に、永続的変形が起こらないように、吸収できる運動エネルギの量を最大化するように設計されてよい。例えば、実施形態では、衝撃ストッパ１２７及び１１１は、１００〜４００μＪの総合運動エネルギを吸収するように設計されてよい。特定の実施形態では、衝撃ストッパ１２７及び１１１は、３００〜４００μＪの総合運動エネルギを吸収することが可能である。
【００５４】
図３Ｃ〜３Ｄは、本明細書に開示の技術の実施形態において実施可能な衝撃ストッパ１２７及び１１１の２つの設計例を示す。図３Ｃは、複数の円形の千鳥配列の開口１６０を含む衝撃ストッパ１２７ａ及び１１１ａを示す。衝撃事象時には、ストッパ１２７ａの表面１２７ａ−２が、衝撃１１１ａの表面１１１ａ−２と接触する。この特定実施形態に示すように、開口１６０は、集中的な六角形のパターンで互いに間隔を置いて配置されている。様々な実施形態では、これらの円形開口の直径は０．０１０〜０．０２２ミリメートルであってよい。特定の実施形態では、これらの円形開口の直径は約１６μｍである。特定の実施形態では、衝撃ストッパ１２７ａ及び１１１ａは、約３５０μＪの総合エネルギを吸収することが可能であり、それぞれは破損するまでに最大約４０μｍ変形する。衝撃ストッパ１２７ａ及び１１ａの代替実施態様では、開口１６０は、その剛性の調節の為にエポキシグルーを充填されてよく、且つ／又は、別のパターン（例えば、三角形、矩形、直線などのパターン）で配列されてよい。様々な実施形態では、衝撃ストッパ１２７ａの全長（ｘ１）は０．２５０〜１．０００ミリメートルであり、衝撃ストッパ１２７ａの全幅（ｙ１）は０．０２５０〜１．０００ミリメートルである。様々な実施形態では、衝撃ストッパ１１１ａの全長（ｘ２）は０．３００〜１．２００ミリメートルであり、衝撃ストッパ１１１ａの全幅（ｙ２）は０．０２５０〜１．０００ミリメートルである。
【００５５】
図３Ｄは、複数の正方形の千鳥配列の開口１７０を含む衝撃ストッパ１２７ｂを示す。図３Ｄの例には対応する第２の衝撃ストッパが示されていないが、当業者であれば理解されるように、対応する衝撃ストッパには、衝撃ストッパ１２７ｂと同じ形状が実施されてよい。図３Ｃと同様に、開口１７０は、集中的な六角形のパターンで互いに間隔を置いて配置されている。特定実施形態では、衝撃ストッパ１２７ｂ及び対応する衝撃ストッパは、約３００μＪの総合エネルギを吸収することが可能であり、それぞれは破損するまでに最大約１５μｍ変形する。衝撃ストッパ１２７ｂの代替実施態様では、開口１７０は、その剛性の調節の為にエポキシグルーを充填されてよく、且つ／又は、別のパターン（例えば、三角形、矩形、直線などのパターン）で配列されてよい。
【００５６】
本明細書に開示の技術の更に別の実施形態では、吸収できる最大エネルギ、並びに破損することなく変位できる最大距離を調整する為に、他の代替の衝撃ストッパ設計が実施されてよい。例えば、前述の開口の代わりに、又はそれとの組み合わせで、水平方向又は垂直方向のスリットが使用されてよい。
【００５７】
図４は、本明細書に開示の技術の一実施形態による、本明細書に記載のアクチュエータを使用できる組立済み可動イメージセンサパッケージ５５を示す分解斜視図である。可動イメージセンサパッケージ５５は、基板７３と、複数のコンデンサ又は他の受動電気部品６８と、ＭＥＭＳアクチュエータドライバ６９と、ＭＥＭＳアクチュエータ５７と、イメージセンサ７０と、イメージセンサキャップ７１と、赤外線（ＩＲ）カットフィルタ７２とを含んでよく、これらの部品に限定されない。基板７３は、開口６５及び面内動き制限機構６７を有する剛体回路基板７４と、バックプレート６６として働く可撓回路基板と、を含んでよい。剛体回路基板７４は、プレーン回路基板（ＰＣＢ）の製造で使用されるようなセラミック材料又は複合材料、或いは他の何らかの適切な材料で作られてよい。可動イメージセンサパッケージ１５は、１つ以上のドライバ６９を含んでよい。
【００５８】
空気の熱伝導率は間隙にほぼ反比例し、イメージセンサ７０は、１００ｍＷから１Ｗというかなりの量の電力を放散しうることから、イメージセンサ３０、ＭＥＭＳアクチュエータ５７の固定部分、ＭＥＭＳアクチュエータ５７の可動部分、及びバックプレート６６の間の各間隙は、約５０マイクロメートル未満に保たれている。一実施形態では、バックプレート６６は、イメージセンサ７０の放熱を更に強化する為に、良好な熱伝導率を有する、銅などの材料で製造されてよい。一実施形態では、バックプレート６６は、厚さが約５０〜１００マイクロメートルであり、剛体回路基板７４は、厚さが約１５０〜２００マイクロメートルである。
【００５９】
ここまで本発明の様々な実施形態を説明してきたが、当然のことながら、それらは、限定ではなく例としてのみ示されたたものである。同様に、様々な図によって本発明についての例示的なアーキテクチャ構成又は他の構成を示している場合があるが、これらは、本発明に包含されうる特徴及び機能性の理解を支援する為に示している。本発明は、説明したアーキテクチャ例又は構成例に限定されず、所望の特徴は様々な代替のアーキテクチャ及び構成を用いて実施されうる。実際、本発明の所望の特徴を実施する為にどのような代替の機能的、論理的、又は物理的な区分化及び構成が実施可能であるかは、当業者であれば明らかであろう。又、本明細書で示されている以外の多様な構成モジュール名が様々な区分に適用されてよい。更に、フロー図、操作説明、及び方法クレームに関しては、本明細書に示されたステップの順序は、別段に記述しない限りは、様々な実施形態が記載の機能性を同じ順序で実行するように実施されるよう命じるものではない。
【００６０】
様々な例示的な実施形態及び実施態様に関して本発明を説明してきたが、当然のことながら、個々の実施形態のうちの１つ以上で説明された様々な特徴、態様、及び機能性は、それらの適用可能性が、それらが説明された特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、そのような実施形態が説明されたかどうかにかかわらず、且つ、そのような特徴が、説明された実施形態の一部として示されたかどうかにかかわらず、単独又は様々な組み合わせで、本発明の他の実施形態のうちの１つ以上に適用されてよい。従って、本発明の広さ及び範囲は上述の例示的実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。
【００６１】
本文書で使用されている用語及び語句、並びにこれらの変形物は、別段の明示的な指定がない限り、限定的ではなくオープンエンドとして解釈されるべきである。上述のことの例として次のものがある。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という語は「含むが限定ではない」などの意味に解釈されたい。「例（ｅｘａｍｐｌｅ）」という語は、議論されているアイテムの、包括的又は限定的なリストではない、典型的な事例を与えるために使用される。「ａ」又は「ａｎ」は、「少なくとも１つの」、「１つ以上の」などの意味に解釈されたい。「従来の（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ）」、「伝統的な（ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ）」、「通常の（ｎｏｒｍａｌ）」、「標準的な（ｓｔａｎｄａｒｄ）」、「既知の（ｋｎｏｗｎ）」などの形容詞、及び同様の意味の語は、記載のアイテムを所与の期間に、又は所与の時点で利用可能なアイテムに限定するものとして解釈されるべきではなく、むしろ、現在、又は未来の任意の時点で利用可能又は既知でありうる、従来の、又は伝統的な、又は通常の、又は標準的な技術を包含するものとして解釈されたい。同様に、本文書が、当業者であれば明らか又は既知であろう技術に言及する場合、そのような技術は、現在又は未来の任意の時点で当業者であれば明らか又は既知である技術を包含する。
【００６２】
「１つ以上の（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ）」、「少なくとも（ａｔ  ｌｅａｓｔ）」、「ただし、〜に限定されない（ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」などの広げる言葉や語句、或いは、場合によっては他の同様の語句の存在は、そのような広げる語句が存在しない場合にはより狭い場合が意図されているか必要とされているという意味に解釈されるべきではない。「モジュール」という用語の使用は、そのモジュールの一部として記載又は特許請求された機能性の構成要素の全てが共通パッケージ内に構成されていることを意味するものではない。実際、モジュールの様々な構成要素のいずれか又は全てが、制御ロジックであれ、他の構成要素であれ、単一パッケージにまとめられてよく、又は別々に保持されてもよく、更に、複数のグルーピング又はパッケージに分散されてよく、或いは複数の場所にまたがって分散されてよい。
【００６３】
更に、本明細書に記載の様々な実施形態は、例示的なブロック図、フローチャートなどの図に関して説明されている。当業者であれば本文書を読むことによって明らかになるように、図示された実施形態及びこれらの様々な代替物は、図示された例に限定されることなく実施可能である。例えば、ブロック図及びそれらに付随する説明は、特定のアーキテクチャ又は構成が必須であるように解釈されるべきではない。
【図１Ａ】
2019502567.tif 000003
【図１Ｂ】
2019502567.tif 000004
【図１Ｃ】
2019502567.tif 000005
【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
2019502567.tif 000007
【図２Ｂ】
2019502567.tif 000008
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2019502567.tif 000010
【図２Ｅ】
2019502567.tif 000011
【図２Ｆ】
2019502567.tif 000012
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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